【正文】 前的標準并行接口主要作為打印機端口 ,接口使用 25針 DB25連接器 .常用的并行接口有如下幾種： ? (1)標準并行接口 :有 4位 、 8位和半 8位 。 大多數(shù)的 PC機配有 4位或 8位并口 。 ? (2)EPP口 (增強并行口 ):8位雙向傳送 ,可以用于連接掃描儀 、 CDROM驅(qū)動器等非打印設備 。 ? (3)ECP口 (擴展并行口 ):支持多個邏輯設備尋址 ,在多任務環(huán)境下可以使用 DMA方式 。 ? 目前很多高檔微機的主板都集成了并行口插座 ， 標注為 LPT1,LPT2或 Paralle1和 Paralle2。 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 67 ? 磁盤是計算機的駐在設備 ,故磁盤與主機的接口顯得尤為重要 ,常見的磁盤接口有如下兩種： ? (1)IDE接口 ? IDE接口也稱 ATA端口 ,通常用于微機上做磁盤接口 .IDE接口最多可接兩個容量不超過 528M的磁盤驅(qū)動器 ,不支持 DMA方式 ,但其成本低 ,在微機中很流行 ,幾乎所有的 586主板上都集成了兩個 IDE接口插座 ,標注為 IDE1和 IDE2。 ? (2)EIDE接口 ? EIDE接口是對 IDE的改進 ,它可連接 4個外設，而且外設不僅可以是磁盤 ,還可以是 CDROM和其他磁盤備份設備 .對于硬盤的容量 ,可以控制的范圍提高到了 8G,其數(shù)據(jù)傳輸率要比 IDE高。 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 68 串行通信和串行接口 ? 串行通信是在一根傳輸線上一位一位地傳輸信息 .因所用的傳輸線根數(shù)少 ,特別適合于遠距離的信息傳送 。 ? 并行通信時 ,一組信息按位分別同時傳送 ,聯(lián)絡信號通過專用的控制線傳送 ,數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)線傳送 ， 因所用的線不同 ,各位的作用很清楚 。 ? 串行通信時 ,一組信息要一位一位地傳送 ,聯(lián)絡信號 、數(shù)據(jù)信號都在一根線上依次傳送 ,為區(qū)分它們 ,就要給出串行通信的信息格式約定 ,并把串行通信分為異步和同步兩種信息格式 ,形成 異步通信 和 同步通信 兩種方式 。 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 69 ? (1)異步通信 (又稱起止式通信 ) ? 是把每個字符作為獨立的整體進行傳輸 .為實現(xiàn)通信雙方的同步 ,每位字符傳送組織的方式如 圖 ：編碼首位前加 1位起始位 ,表示一個字符傳送的開始 ,編碼的末位后加 1位或多位停止位 ,表示一個字符傳送完畢。信息編碼與停止位之間可插入校驗位。這種通信方式中 ,從一個字符的結(jié)束到下一個字符的開始沒有固定的時間間隔 ,故稱之為異步通信。 ? (2)同步通信 ? 是把數(shù)據(jù)塊 (字符順序組織 )作為傳輸單位 ,格式如 圖 .只在數(shù)據(jù)塊的首部加同步字符 ,表示數(shù)據(jù)傳送的開始 ,數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)間沒有空隙 ,嚴格按規(guī)定的速率發(fā)送和接收 ,在數(shù)據(jù)塊尾部可帶校驗碼 ,最后以同步字符結(jié)束 ,表示數(shù)據(jù)塊傳送結(jié)束。數(shù)據(jù)塊連同附加的同步字符和校驗碼信息稱為一幀。 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 70 0 / 1 0 / 1 1 0 0 / 1 0 / 1 0 / 1 0 / 1 0 / 1 0 / 1 0 / 1 0 / 1 1 0 0 / 1 0 / 1 0 / 1 0 / 1 奇偶 校驗 停 止 位 起始位 低位 高位 7位數(shù)據(jù) 奇偶 校驗 停 止 位 起始位 7位數(shù)據(jù) 第 n個字符 第 (n+1)個字符 第 (n1)個字符 下降邊指出下 一個字符的開始 數(shù)據(jù)流向 圖 異步傳送格式 返回 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 71 SYNC 字符 1 字符 2 … 字符 n CRC1 CRC2 SYNC 1幀 同步字符 （開始） 同步字符 （結(jié)束） 檢驗 字符 1 檢驗 字符 2 圖 同步通信的信息格式 (3)同步字符的作用 同步字符起聯(lián)絡作用 ,不同的通信系統(tǒng)對同步字符的約定不 同 ,有的約定用 01111110,作為同步字符 ,有的用 00010110作為 同步字符 .傳送開始后 ,接收設備首先搜索同步字符 ,在同步字 符后 ,傳送的是一個數(shù)據(jù)塊 ,為正確接收字符 ,要求接收 / 發(fā)送 設備保持完全的同步 ,為使兩個系統(tǒng)的時鐘同步 ,需要有專門 的設備或采用鎖相技術 (遠距離通信時 )等提取同步信號。 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 72 ? 串行接口的基本任務如下： ? (1)實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)格式化 ? 在異步通信方式下 ,自動生成 （ 發(fā)送時 ） 或去掉 （ 接收時 ） 啟 /停位 .在同步通信方式下發(fā)送時 ,在數(shù)據(jù)塊前自動加上同步字符 。 ? (2)進行串 /并變換 ? 把外部的串行輸入碼轉(zhuǎn)換成計算機所需的并行碼 ,把計算機內(nèi)部的并行碼轉(zhuǎn)換為在外部傳送的串行碼 。 ? (3)可靠性檢驗 ? 發(fā)送時接口電路自動生成奇偶校驗位等校驗碼 。接收時 ,接口電路對字符加以自動校驗。 ? (4)實施連接和控制 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 73 數(shù)據(jù)總線 緩沖器 讀 / 寫 控制邏輯 調(diào)制控制 發(fā)送緩沖器 發(fā)送控制 接收緩沖器 接收控制 TXD TXRDY TXEMPTY TXC RXD RXRDY SYNDET RXC D 0~7 RESET CLK C / D RD WR CS DTR DSR RTS CTS 內(nèi)部數(shù)據(jù)總線 目前 ,廣泛使用的一種通用串行數(shù)據(jù)接口叫 USART(異步接收發(fā)送器 ). 隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展 ,通用可編程同步和異步接口芯片 USART的種類越來越多 ,Intel 8251就是其中一個代表。 圖 8251內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 74 ? 一般微機均有兩個串行口 COM1和 COM2。 ? (1)COM1:采用 9針 DB9連接器 ? (2)COM2:有的使用的是 DB25針連接器 。 ? (3)用途 :通常串行口常常用于鼠標和打印機接口 .由于串行傳送數(shù)據(jù)距離較長 ,因此 ,長距離數(shù)據(jù)通信中往往采用串行口 。 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 75 I/O設備管理 緩沖區(qū)技術 ? 1. 緩沖區(qū)的作用 ? (1)高低速設備之間的速度匹配 ? 中斷和通道技術為 CPU與外設之間的并行操作提供了可能。但因 CPU與外設之間的速度的不匹配以及外設頻繁地中斷 CPU,仍會降低 CPU的工作效率 .為此在輸入 /輸出系統(tǒng)中引入了緩沖技術。 ? 基本方法 是在 CPU與外設之間設置一個緩沖區(qū) ,當 CPU要向外設輸出數(shù)據(jù)時 ,先把數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)中 ,讓外設慢慢地去 “ 消化 ” ,CPU可以繼續(xù)進行別的工作；當外設要向CPU輸入數(shù)據(jù)時 ,先慢慢地把數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)中 ,CPU需要時可以像使用內(nèi)存中的數(shù)據(jù)那樣使用緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。 ? 外設雖慢但處理的數(shù)據(jù)量少 ,CPU處理的數(shù)據(jù)量大但速度快 ,借用緩沖就能很好地解決二者之間的匹配問題 . 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 76 ? (2)一次讀入的信息能多次使用 ? 使用過文件的人都會有一個體驗 :當瀏覽一張軟盤中的文件目錄時 ,第一次時間是比較慢的 。若你中間又瀏覽另外的目錄再返回來瀏覽先前那張軟盤目錄時 ,會發(fā)現(xiàn)快多了 .原因就在于第一次瀏覽時 ,軟盤目錄已經(jīng)調(diào)入內(nèi)存的緩沖區(qū)了 .總之 ,在通道或控制器內(nèi)設置局部寄存器 ,可以暫存 I/O信息 ,減少 CPU的中斷次數(shù)。 ? (3)中轉(zhuǎn) ? 通過中轉(zhuǎn)避免外設與 CPU之間的完全互連 ,可解決設備連接和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹碗s性 。 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 77 ? 緩沖區(qū)可用硬件實現(xiàn) ,也可用軟件實現(xiàn) .硬緩沖區(qū)通常設在設備中 ,軟緩沖區(qū)由軟件設置在內(nèi)存中 。 ? 按照組織方式緩沖技術可以分為 : （ 1） 單緩沖 :在設備與 CPU之間設置一個緩沖區(qū) .顯然單緩沖區(qū)難以解決兩臺設備之間的并行操作 。 （ 2） 雙緩沖 :在設備與 CPU之間設置兩個緩沖區(qū) ， 這樣可以解決兩臺設備之間的并行操作問題 。 ? (3)多緩沖 :把多個緩沖區(qū)連接起來組成兩個部分 ,一部分用于輸入 ,另一部分用于輸出 。 ? (4)緩沖池 :把多個緩沖區(qū)連接起來統(tǒng)一管理 ,既可用于輸入 ,又可用于輸出。 ? 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 78 ? 下面以緩沖池為例來介紹緩沖區(qū)的管理方法。 ? 一個緩沖區(qū)由兩部分組成：緩沖首部和緩沖體。緩沖體用于存放數(shù)據(jù)。緩沖首部用來標識所在緩沖區(qū)以便對其進行管理，它由下圖幾部分組成。 ? ? 利用緩沖首部的隊列連接指針 ,可將緩沖池中的緩沖區(qū)組織成 3種隊列： ? (1)空閑緩沖隊列 :未使用的緩沖區(qū)隊列 。 ? (2)輸入緩沖隊列 :裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)組成的隊列 。 ? (3)輸出緩沖隊列 :裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)組成的隊列。 ? 設備號 數(shù)據(jù)塊號 緩沖器號 互斥標識位 隊列連接指針 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 79 緩沖池工作算法 ? (1)當設備有輸入數(shù)據(jù)時 ， 先從空閑隊列中 （ 隊首 ） 申請一個緩沖區(qū) ——稱為收容輸入緩沖區(qū) ,將輸入數(shù)據(jù)寫入收容輸入緩沖區(qū)中 。寫滿后 ,按一定規(guī)則 （ 如 FIFO） 插入到輸入緩沖隊列中 。 ? (2)當 CPU（系統(tǒng)）要提取數(shù)據(jù)時 ,將從輸入緩沖隊列中 (隊首 )申請一個緩沖區(qū) ——稱為提取輸入緩沖區(qū) ,從中讀取數(shù)據(jù) 。提取結(jié)束后 ,將該緩沖區(qū)插入到空閑隊列。 ? (3)當 CPU要輸出數(shù)據(jù)時 ， 先從空閑隊列中 (隊首 )申請一個緩沖區(qū) ——稱為收容輸出緩沖區(qū) ,將輸出數(shù)據(jù)寫入收容輸出緩沖區(qū)中 。寫滿后 ,按一定規(guī)則 (如 FIFO)插入到輸出緩沖隊列中 。 (4)當設備要提取數(shù)據(jù)時 ,將從輸出緩沖隊列中 (隊首 )申請一個緩沖區(qū) ,從中讀取數(shù)據(jù) ——稱為提取輸出緩沖區(qū) 。提取結(jié)束后 ,將該緩沖區(qū)插入到空閑隊列。 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 80 設備驅(qū)動程序 ? 何為設備驅(qū)動程序 ? 外設的使用都要涉及 DMA 或中斷過程 ,并要借助一些特定的寄存器進行機器指令級的操作 .但用戶都是通過一些應用程序 ,使用簡單的命令來使用外設的 ,不可能進行這樣一些低級的操作 .此外 ,隨著計算機應用的深入和廣泛展開 ,計算機所使用的外設品種越來越多 .即使同一用途的設備 ,因生產(chǎn)廠家不用 ,型號不同 ,其操作方法也會不同 ,而操作系統(tǒng)只是設置了一些通用性的 I/O操作和管理模塊 ,與設備的具體操作關系密切的程序 .往往是設備制造廠家在研制設備的同時開發(fā)的 .這種程序就稱為設備驅(qū)動程序 . ? ? 基本任務是啟動指定設備，并且在啟動設備之前完成一系列準備工作 . 上海金融學院 信息管理系 2022/8/18 81 設備驅(qū)動程序的工作過程 ? 設備驅(qū)動程序的工作過程如下所述 : ? (1)將應用程序中的抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求 ? 設備是由設備控制器控制的 .但用戶與上層軟件的應用程序并不了解設備控制器的細節(jié) ,只能給它提出抽象要求 ——命令 .而設備控制器又不能理解這些抽象要求 .驅(qū)動程序就肩負了中間轉(zhuǎn)換作用 ,要將抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求 ,確定將命令 ,數(shù)據(jù)和參數(shù)分別送到設備控制器的哪個寄存器 。 ? (2)對 I/O請求進行合法性檢查 ? 檢查用戶要求是否能為設備接受 ,是否屬于設備的功能范圍 . ? (3)讀出并檢查設備狀態(tài) ? 啟動設備控制器的條件是設備就緒 ,如對打印機要檢查 :電源是否合上 、 是否有紙等 ,對軟盤驅(qū)動器要檢查 :有無磁盤 、有無寫保護等 。 上海金融